(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される供給信号に応じた制御信号によりオンオフ制御される電子リレー素子を含む半導体リレーであって、前記制御信号を記録するメモリ手段を含み、前記電子リレー素子は、前記メモリ手段に記録されている前記制御信号によりオンオフ制御され、
前記供給信号は第一の信号と第二の信号との二つの信号であり、これ等二つの信号の組合わせパターンに応じて、前記電子リレー素子をオンとするオンモードと、オフとするオフモードと、状態を保持する状態保持モードとが予め定められており、
前記メモリ手段は、前記制御信号を記録するメモリ素子と、
前記組合わせパターンが前記オンモードに対応しているとき、前記電子リレー素子をオンに制御する前記制御信号であるオン制御信号を生成して前記電子リレー素子をオンにすると共に、前記オン制御信号を前記メモリ素子に記録させ、
前記組合わせパターンが前記オフモードに対応しているとき、前記電子リレー素子をオフに制御する前記制御信号であるオフ制御信号を生成して前記電子リレー素子をオフにすると共に、前記オフ制御信号を前記メモリ素子に記録させ、
前記組合わせパターンが前記状態保持モードに対応しているとき、前記メモリ素子に記録されている前記制御信号を読出して前記電子リレー素子をオン又はオフにする制御手段とを有することを特徴とする半導体リレー。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第一の信号と前記第二の信号との論理積をとる論理積回路と、前記論理積回路の出力を反転する反転回路と、前記第二の信号を保持し前記反転回路の反転出力に応答して前記第二の信号を前記制御信号として前記メモリ素子と前記電子リレー素子とに送出する保持手段とを有し、前記メモリ素子は、前記論理積回路の出力に応答して前記保持手段から送出された前記制御信号を記録し、前記反転出力に応答して前記制御信号を読出すことを特徴とする請求項１記載の半導体リレー。
【請求項３】
前記供給信号を外部から受け取って前記メモリ手段に供給する光結合素子と、前記制御信号を前記メモリ手段から受け取って前記電子リレー素子に供給する光結合素子とを有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体リレー。
【請求項４】
前記メモリ素子は、不揮発性メモリ素子であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の半導体リレー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体リレーに関し、特に外部から供給される供給信号に応じた制御信号によりオンオフ制御される電子リレー素子を含む半導体リレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人工衛星やロケットにおいて搭載機器への供給電圧のオンオフ制御を行うリレーとして、機械的接点を有するメカニカル・リレーが用いられていた。
【０００３】
また、メカニカル・リレー以外には例えば、特開平１０−１７１９３６号公報に開示されているように、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）カード内の主要部分への電源配線に挿入されたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の電子スイッチでもって、アイドリング時の電源のオンオフ制御を行うことが提案されている。
【０００４】
さらに、特開昭６３−７９４１８号公報では、二つのＭＯＳＦＥＴのソース同士が接続され、その接続点と各ＭＯＳＦＥＴのゲートとの間にフォトカプラの受光部が挿入された電子スイッチを用いてスイッチング制御を行うようにしたアナログマルチプレクサについて開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、人工衛星やロケット内で用いられていたメカニカル・リレーでは、機械的接点を有しているため、人工衛星やロケット打ち上げ時の外部環境である振動・衝撃が加わった時にリレーの接点瞬断や接点切替わりが発生するという問題がある。
【０００６】
また、上記メカニカル・リレーでは、機械的接点を有しているために動作回数寿命が短く、切替えの回数に制限があるという問題もある。
【０００７】
さらに、特開平１０−１７１９３６号公報及び特開昭６３−７９４１８号公報に開示の電子スイッチでは、オンオフ（スイッチング）制御信号を保持する機能がないため、常にこの制御信号を入力しておかなければならないという欠点がある。
【０００８】
さらにまた、人工衛星やロケット内のシステムでは、ＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：電磁干渉）対策として不要なグランドループをつくらない一点接地を基本としていることを考慮すれば、上記二つの公報に開示の電子スイッチを、人工衛星やロケットにおける搭載機器への供給電圧のオンオフ制御を行う半導体リレーに用いる場合に、半導体リレー外部からオンオフ制御信号を供給する制御装置と半導体リレーとの間のグランドを接続して、同電位にしなければならないという欠点が生ずる。
【０００９】
本発明の第一の目的は、外部から常時オンオフ制御信号を入力し続ける必要のない半導体リレーを提供することである。
【００１０】
本発明の第二の目的は、半導体リレーと外部装置間のグランドを接続し同電位にする必要のない半導体リレーを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体リレーは、外部から供給される供給信号に応じた制御信号によりオンオフ制御される電子リレー素子を含む半導体リレーであって、前記制御信号を記録するメモリ手段を含み、前記電子リレー素子は、前記メモリ手段に記録されている前記制御信号によりオンオフ制御され、前記供給信号は第一の信号と第二の信号との二つの信号であり、これ等二つの信号の組合わせパターンに応じて、前記電子リレー素子をオンとするオンモードと、オフとするオフモードと、状態を保持する状態保持モードとが予め定められており、前記メモリ手段は、前記制御信号を記録するメモリ素子と、前記組合わせパターンが前記オンモードに対応しているとき、前記電子リレー素子をオンに制御する前記制御信号であるオン制御信号を生成して前記電子リレー素子をオンにすると共に、前記オン制御信号を前記メモリ素子に記録させ、前記組合わせパターンが前記オフモードに対応しているとき、前記電子リレー素子をオフに制御する前記制御信号であるオフ制御信号を生成して前記電子リレー素子をオフにすると共に、前記オフ制御信号を前記メモリ素子に記録させ、前記組合わせパターンが前記状態保持モードに対応しているとき、前記メモリ素子に記録されている前記制御信号を読出して前記電子リレー素子をオン又はオフにする制御手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記半導体リレーにおいて、前記供給信号を外部から受け取って前記メモリ手段に供給する光結合素子と、前記制御信号を前記メモリ手段から受け取って前記電子リレー素子に供給する光結合素子とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の作用は次の通りである。外部の制御装置から供給される第一の信号と第二の信号とがメモリ手段に入力される。これ等の組合わせパターンがオンモードのとき、オン制御信号が電子リレー素子に供給されオンにすると共に、メモリ素子に記録される。次に状態維持モードになると、オン制御信号がメモリ素子から読出され引き続き電子リレー素子をオンとする。そして、オフモードになると、オフ制御信号が電子リレー素子に供給されオフにすると共に、メモリ素子に記録される。再び状態維持モードになって、オフ制御信号が読出され引き続き電子リレー素子をオフとする。従って、状態維持モードとなる第一及び第二の信号の組合わせパターンを、例えば負論理の回路構成であれば“Ｈ（ハイ）”、“Ｈ（ハイ）”とし、正論理であれば“Ｌ（ロウ）”、“Ｌ（ロウ）”と設定することで、すなわちこれ等外部から供給される第一及び第二の信号を共に、非アクティブ状態としておくことで、オン又はオフ制御信号を入力し続ける必要がなくなることになる。また、第一の信号と第二の信号の各々は光結合素子を介してメモリ手段に供給され、制御信号も光結合素子を介して電子リレー素子に供給される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例による半導体リレーの構成を示す図である。
【００１６】
図１において、本実施例による半導体リレー１０は、人工衛星やロケット等の搭載機器への供給電圧をオンオフ制御する半導体リレーであって、フォトカプラ１と、フォトカプラ２と、フォトカプラ３と、フォトカプラ４と、不揮発性メモリ部５と、レギュレータ６と、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ７と、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ８とを有している。
【００１７】
図示せぬ外部の駆動電源から駆動電圧（Ｈ）がレギュレータ６に印加され、フォトカプラ１とフォトカプラ２と不揮発性メモリ部５とにレギュレータ６から一定の駆動電圧が印加される。また、駆動電源から駆動電圧（Ｌ）がフォトカプラ３とフォトカプラ４と不揮発性メモリ部５とに印加される。なお、駆動電圧（Ｈ）＞駆動電圧（Ｌ）である。
【００１８】
フォトカプラ１は、図示せぬ外部の制御装置から供給される供給信号であって、後述する不揮発性メモリ部５に記録される制御信号を設定する信号である第一の設定信号が入力されると、これを光に変換してさらに電気信号に変換して送出する光結合素子である。
【００１９】
フォトカプラ２は、制御装置から供給される供給信号であって、後述する不揮発性メモリ部５に記録される制御信号を設定する信号である第二の設定信号が入力されると、これを光に変換してさらに電気信号に変換して送出する光結合素子である。
【００２０】
なお、フォトカプラ１及びフォトカプラ２の各々には、第一の設定信号及び第二の設定信号入力時の基準電位となる信号ＲＴＮが制御装置から与えられる。
【００２１】
図２は図１に示した不揮発性メモリ部５の構成を示す図である。また、図３は図２に示した不揮発性メモリ１４の動作状態を示す図である。図において、不揮発性メモリ部５は、不揮発性メモリ１４と、フォトカプラ１から送出された第一の設定信号とフォトカプラ２から送出された第二の設定信号との組合わせパターンに応じて、不揮発性メモリ１４とＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とを制御する制御手段として、ＡＮＤ回路１１と、インバータ１２と、バッファ１３とを有している。
【００２２】
なお、レギュレータ６からの一定の駆動電圧及び駆動電圧（Ｌ）が、ＡＮＤ回路１１と、インバータ１２と、バッファ１３と、不揮発性メモリ１４とに印加されている。
【００２３】
ＡＮＤ回路１１は、フォトカプラ１から送出された第一の設定信号とフォトカプラ２から送出された第二の設定信号との論理積をとる機能を有する。インバータ１２は、ＡＮＤ回路１１の出力を反転する。
【００２４】
バッファ１３は、フォトカプラ２から送出された第二の設定信号を保持し、インバータ１２の出力に応答して、すなわちインバータ１２の出力がＨ（ハイ）レベル（非アクティブレベル）のときには、保持している第二の設定信号を不揮発性メモリ１４とフォトカプラ３とフォトカプラ４とに送出する。また、インバータ１２の出力がＬ（ロウ）レベル（アクティブレベル）のときには、出力端子（ＯＵＴ）がオープン状態となって保持している第二の設定信号は送出されない。
【００２５】
不揮発性メモリ１４は、ＡＮＤ回路１１の出力を書込み信号として用い、バッファ１３から送出される第二の設定信号を制御信号として記録する（ＤＡＴＡ）。なお、アドレス（ＡＤＲＳ）は固定である。また、インバータ１２の出力を読出し信号として用い、制御信号が読出される。
【００２６】
ここで、図３に示されているように、第一の設定信号がＬレベル・第二の設定信号がＨレベルの場合（組合わせパターンがオンモードの場合）、不揮発性メモリ１４にはＨレベルの制御信号（オン制御信号）が記録される。また、第一の設定信号がＨレベル・第二の設定信号がＬレベルの場合（組合わせパターンがオフモードの場合）、不揮発性メモリ１４にはＬレベルの制御信号（オフ制御信号）が記録される。
【００２７】
さらに、第一の設定信号がＨレベル・第二の設定信号がＨレベルの場合（組合わせパターンが状態保持モードの場合）、不揮発性メモリ１４は既に記録されている制御信号を保持すると共に、読出し信号に応答して制御信号を出力する。なお、第一の設定信号・第二の設定信号が共にＬレベルの場合、不揮発性メモリ１４にはＬレベルの制御信号が記録されるが、かかる場合は通常使用されない。
【００２８】
図１において、フォトカプラ４は、不揮発性メモリ部５内の不揮発性メモリ１４から読出された制御信号が入力されると、これを光に変換してさらに電気信号に変換して、モニタ信号（搭載装置への電圧供給状態を示す信号）として図示せぬ外部のモニタ装置に送出する光結合素子である。
【００２９】
なお、フォトカプラ４は、モニタ装置からモニタ信号を確認する場合の基準電位であるモニタ信号ＲＴＮをモニタ装置に与える。
【００３０】
フォトカプラ３は、不揮発性メモリ部５内の不揮発性メモリ１４から読出された制御信号が入力されると、これを光に変換してさらに電気信号に変換して送出する光結合素子である。
【００３１】
電子リレー素子であるＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とは、互いに逆極性に接続（ソース同士が接続）されている。その接続点とＭＯＳＦＥＴ７及びＭＯＳＦＥＴ８のゲートとの間に、フォトカプラ３から送出された制御信号が印加されることで、ＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とがオンオフされる。
【００３２】
次に本発明の実施例による半導体リレーの動作について図１及び図２を用いて説明する。図において、搭載装置に電圧を供給するための図示せぬ外部バッテリから供給電圧が入力される。
【００３３】
また、図示せぬ駆動電源から駆動電圧（Ｈ）、駆動電圧（Ｌ）が入力される。そして、レギュレータ６を介して一定の駆動電圧がフォトカプラ１、フォトカプラ２、不揮発性メモリ部５に供給される。
【００３４】
次に、ＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオンさせる場合、図示せぬ制御装置からパルス状のＬレベルの第一の設定信号がフォトカプラ１に入力され、Ｈレベルの第二の設定信号がフォトカプラ２に入力される。
【００３５】
フォトカプラ１及びフォトカプラ２の各々で受け取られて送出された第一の設定信号及び第二の設定信号は、不揮発性メモリ部５内のＡＮＤ回路１１に入力される。また、第二の設定信号はバッファ１３にも入力される。
【００３６】
ＡＮＤ回路１１の出力はＬレベルの信号となり、これがインバータ１２で反転されてＨレベルの信号となる。また、バッファ１３は、Ｈレベルの第二の設定信号を保持し、インバータ１２の出力であるＨレベルの信号に応答してＨレベルの第二の設定信号をオン制御信号として不揮発性メモリ１４とフォトカプラ３とフォトカプラ４とに送出する。
【００３７】
ここで不揮発性メモリ１４は、ＡＮＤ回路１１の出力であるＬレベルの信号を書込み信号として、バッファ１３から送出されたオン制御信号を記録する。
【００３８】
また、バッファ１３からフォトカプラ３とフォトカプラ４とに送出されたオン制御信号は、フォトカプラ３及びフォトカプラ４の各々で受け取られて送出される。
【００３９】
フォトカプラ４から送出されるオン制御信号は、図示せぬモニタ装置へモニタ信号として送出される。
【００４０】
一方、フォトカプラ３から送出されたオン制御信号は、ＭＯＳＦＥＴ７及びＭＯＳＦＥＴ８のソースとＭＯＳＦＥＴ７及びＭＯＳＦＥＴ８のゲートとの間に印加されて、ＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオンさせる。これにより、図示せぬ外部のバッテリからの供給電圧が搭載機器へ供給されることとなる。
【００４１】
このようにＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオンさせるためにＬレベルにおとされた第一の設定信号とＨレベルの第二の設定信号が半導体リレー１０に供給された後は、第一の設定信号は非アクティブレベルであるＨレベルの信号となって、すなわち両者共にＨレベルの信号である第一の設定信号と第二の設定信号が、それぞれフォトカプラ１及びフォトカプラ２を介して不揮発性メモリ部５に供給される。
【００４２】
これにより、ＡＮＤ回路１１の出力はＨレベルの信号となり、インバータ１２でＬレベルの信号に反転されて、これが読出し信号として用いられて不揮発性メモリ１４に既に記録されているオン制御信号を読出す。
【００４３】
読出されたオン制御信号はフォトカプラ３とフォトカプラ４とに供給されて、上記のように、フォトカプラ３はＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８をオンさせ、フォトカプラ４はモニタ信号を送出する。
【００４４】
次に、ＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオフさせる場合、制御装置からＨレベルの第一の設定信号がフォトカプラ１に入力され、Ｌレベルにおとされたパルス状の第二の設定信号がフォトカプラ２に入力される。
【００４５】
フォトカプラ１及びフォトカプラ２の各々で受け取られて送出された第一の設定信号及び第二の設定信号は、不揮発性メモリ部５内のＡＮＤ回路１１に入力される。また、第二の設定信号はバッファ１３にも入力される。
【００４６】
ＡＮＤ回路１１の出力はＬレベルの信号となり、これがインバータ１２で反転されてＨレベルの信号となる。また、バッファ１３は、Ｌレベルの第二の設定信号を保持し、インバータ１２の出力であるＨレベルの信号に応答してＬレベルの第二の設定信号をオフ制御信号として不揮発性メモリ１４とフォトカプラ３とフォトカプラ４とに送出する。
【００４７】
ここで不揮発性メモリ１４は、ＡＮＤ回路１１の出力であるＬレベルの信号を書込み信号として、バッファ１３から送出されたオフ制御信号を記録する。
【００４８】
また、バッファ１３からフォトカプラ３とフォトカプラ４とに送出されたオフ制御信号は、フォトカプラ３及びフォトカプラ４の各々で受け取られて送出される。
【００４９】
フォトカプラ４から送出されるオフ制御信号は、図示せぬモニタ装置へモニタ信号として送出される。
【００５０】
一方、フォトカプラ３から送出されたオフ制御信号は、ＭＯＳＦＥＴ７及びＭＯＳＦＥＴ８のソースとＭＯＳＦＥＴ７及びＭＯＳＦＥＴ８のゲートとの間に印加されて、ＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオフさせる。これにより、図示せぬ外部のバッテリからの供給電圧が搭載機器へ供給されないようになる。
【００５１】
このようにＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオフさせるためにＨレベルの第一の設定信号とＬレベルにおとされた第二の設定信号が半導体リレー１０に供給された後は、第二の設定信号は非アクティブレベルであるＨレベルの信号となって、両者共にＨレベルの信号である第一の設定信号と第二の設定信号が、それぞれフォトカプラ１及びフォトカプラ２を介して不揮発性メモリ部５に供給される。
【００５２】
これにより、ＡＮＤ回路１１の出力はＨレベルの信号となり、インバータ１２でＬレベルの信号に反転されて、これが読出し信号として用いられて不揮発性メモリ１４に既に記録されているオフ制御信号を読出す。
【００５３】
読出されたオフ制御信号はフォトカプラ３とフォトカプラ４とに供給されて、上記のように、フォトカプラ３はＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオフさせ、フォトカプラ４はモニタ信号を送出する。
【００５４】
このように、第一の設定信号と第二の設定信号とは通常共に、Ｈレベルの信号であり、ＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオンさせる場合、第一の設定信号のみを一定時間Ｌレベルにおとす。一定時間経過後は、再び第一の設定信号はＨレベルの信号となる。
【００５５】
また、ＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とをオフさせる場合、第二の設定信号のみを一定時間Ｌレベルにおとす。一定時間経過後は、再び第二の設定信号はＨレベルの信号となる。
【００５６】
このため、本実施例による半導体リレーでは、従来技術のように外部から常時オンオフ制御信号を入力し続ける必要がない。また、本実施例による半導体リレーでは、不揮発性メモリ１４を使用したことで、駆動電圧に瞬断が発生しても瞬断前の記録内容を保持して、瞬断復帰後に直ちに半導体リレーが瞬断前の状態に復帰することができる。
【００５７】
さらに、本実施例による半導体リレーでは、外部の制御装置から供給される第一の設定信号と第二の設定信号をフォトカプラ１とフォトカプラ２とで受け取り、モニタ信号をフォトカプラ４で外部のモニタ装置へ供給するようにしたので、外部とのアイソレーションがとれて、半導体リレー１０と制御装置・モニタ装置との間のグランドループの形成を回避することができる。
【００５８】
さらにはまた、本実施例による半導体リレーでは、機械的接点を持たないため、人工衛星等の打ち上げ時の外部環境である振動・衝撃が加わってもリレーの接点瞬断や接点切替わりが発生しない。また、切替えの回数にも制限がない。
【００５９】
そしてさらに、本実施例による半導体リレーでは、電子リレー素子にオン抵抗値の小さいＭＯＳＦＥＴを用いたため、大電流の供給が可能である。
【００６０】
またさらに、本実施例による半導体リレーでは、電子リレー素子として互いに逆極性に接続されたＭＯＳＦＥＴ７とＭＯＳＦＥＴ８とを使用しているので、搭載装置への供給電圧が正電位と負電位のどちらであっても対応することができる。
【００６１】
なお、本発明が上記実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記実施例が適宜変更され得ることは明らかである。例えば、上記実施例では、負論理の回路構成として説明したが正論理とすることもできることは勿論であり、それに伴って回路構成及び信号レベルを適宜変更することは勿論である。
【００６２】
例えば、上記実施例では、状態維持モードとする第一及び第二の設定信号の組合わせパターンを、“Ｈ（ハイ）”、“Ｈ（ハイ）”としているが、正論理の回路構成とするときは、“Ｌ（ロウ）”、“Ｌ（ロウ）”と設定することで、すなわちこれ等外部から供給される第一及び第二の設定信号を共に、非アクティブ状態としておくことで、従来技術のように外部からオン又はオフ制御信号を入力し続ける必要がなくなることになる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明による第一の効果は、電子リレー素子をオンオフ制御する制御信号を不揮発性メモリ等のメモリに記録して、このメモリから読出される制御信号でもって電子リレー素子をオン又はオフにするようにしたため、半導体リレーの外部から常にオンオフ制御信号を入力する必要がなくなることである。
【００６４】
本発明による第二の効果は、外部の制御装置から供給される第一の設定信号と第二の設定信号をフォトカプラにより受信するようにしたので、外部とのアイソレーションがとれ、半導体リレーと制御装置との間のグランドを接続し同電位にする必要がなくなることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施の半導体リレーの構成を示す図である。
【図２】図２は図１に示した不揮発性メモリ部５の構成を示す図である。
【図３】図３は図２に示した不揮発性メモリ１４の動作状態を示す図である。
【符号の説明】
１、２、３、４    フォトカプラ
５    不揮発性メモリ部
６    レギュレータ
７、８    ＭＯＳＦＥＴ
１０    半導体リレー
１１    ＡＮＤ回路
１２    インバータ
１３    ３ステートバッファ
１４    不揮発性メモリ
【図１】
0004535591.tif 000002
【図２】
0004535591.tif 000003
【図３】
0004535591.tif 000004